基于单片机的信号采集与传输系统_开题报告

一、文献综述

（一）单片机的信号采集与传输应用现状

中国自改革开放以来，一直处于高速发展的状态，最开始是以人为主的农业时代，接着又向以机械为主的工业时代发展，而到了今天，中国又开始向着以信息为主的大数据时代进发。在这个时代中，每个人的一举一动都可能产生相关的数据，这些数据记录的每个人的生活，而这些数据，在安防、军事、金融、通讯等行业发挥着至关重要的作用。那么这些数据又是如何采集并传输的呢？以目前应用最广泛的安防行业为例，一个最简单的安防系统包括了前端的信号采集、中间的信号传输，已经后端的接收处理。这些系统都有一个特点，那就是都是以单片机为核心的系统。为什么单片机可以在安防领域获得如此巨大的成功呢？以AT89S51为例，其由于十分优秀的可编程性及可扩展性，配合前端的信号采集装置，可以精准有效的采集及传输信号，满足不同应用场景的信号采集与传输系统。除此之外，其低廉的价格也是能够在此行业一直屹立不倒的原因之一。基于这些特点，国内的安防行业得到了飞速的发展，在短短的20多年中，国内诞生了许多的安防巨头，并且由于海外许多国家的国情限制，使得我国在安防领域已经处于全球领先地位。全球第一的杭州海康威视数字技术有限公司，全球第二的浙江大华技术股份有限公司都是单片机的信号采集与传输应用最好的证明。

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（二）安防领域的应用现状

安防领域的本质是维护社会公共安全，所有在其成熟的安防系统中，有前端、传输、存储三个主要模块组成。

其中前端主要的功能是通过各种传感器，采集所需的信号，通过单片机的处理，对信号进行编码，使其变成可以通过网络或同轴高清线缆等传输装置的信号。[12]前端较常采集的信号有图像信息、生物信息、音频信息等，这些信息可以用于的场景主要有：图像信息可用于视频监控系统、人流量监控系统、交通管理系统等；生物信息可用于智能楼宇指纹门禁系统、公共区域人脸识别系统等；音频信息可用于语言识别控制系统、服务器音频收集系统等。

传输模块主要的功能为传输前端采集设备采集后经过单片机编码后的信号，一般常见的传输模式有网络线缆传输、同轴高清模拟线传输、GPS全球定位系统传输等。根据应用的环境，会与不同的桥架设备配合使用。交常见的场景如：视频监控系统一一其对传输模式要求较低，故常使用的传输模块有同轴高清模拟线传输、网络线缆传输两种。而在监狱的一些项目中，主要使用的传输模块为GPS全球定位系统传输，目的是可以有效，快速的定位人员的位置等信息，并且可以不受传输模块的限制导致影响人员正常生活。

后端的存储种类较多，其的功能一般有录像信息存储功能、智能算法功能、大数据统计等，其功能主要建立在前端采集并处理后的信号成功通过传输模块传输过来的基础上。

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（三）安防领域存在问题及后续发展方向

根据以上介绍，可以明确早期的安防领域主要以图像或设置成固定内容的信号为主要信号源。所以早期的安防领域主要在对信号采集进行研究，结果当年的发展，现在的信号采集需有两个特点：精准，多样化。精准指的是，数据的准确性，而数据的准确性主要受到三个方面的影响，前端信号的采集的精度，中端的信号传输的稳定性以及后端的数据处理算法。多样化指的是数据来源的范围，现在的安防领域前端可以采集的信号已经不仅仅是图像了，现在采集的信号有温度、湿度、压力等各种信号，并且通过后端的处理，还可以得到流量、危险源等各种额外信号。根据应用场景的不同，定制不同的信号采集与传输系统，完成的信号采集与传输。

所以现在安防领域对采集信号研究深度已经可以满足定制化场景，现在的信号采集与传输系统往往是受到传输模块的限制，前端的信号通过配置目前丰富的传感器，可以采集到绝大多数的信号。后端的信号处理只要前端的信号采集充足，可以有效的定制化数法。但是中端的传输模块的限制，使的停滞，只能通过后端存储算法的扩充来开拓新的领域。安防领域的信号传输主要通过模拟线以及网线两种模式，虽然可以通过网络进行远距离的传输，但是前端的信号采集设备还是需要通过一些媒介才能接入网络。故可以发现，如果安防领域想在目前的大环境继续进行突破，需考虑在传输模块上进行优化。如目前最先进的5G传输技术，已经较为成熟的RF传输技术等，如果成功应用，未来的安防行业会取得一个突破性的进步。

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二、^范文提纲

1数字影像传感器选择与应用

1.1数字影像传感器原理对比分析

1.1.1电荷耦合器件(CCD)

1.1.2金属氧化物半导体（CMOS）

1.2 数字影像传感器设计应用

1.2.1数字影像传感器硬件设计思路

1.2.2数字影像传感器软件设计思路

2通讯网络选择与应用

2.1 通讯网络原理对比分析

2.1.1 5G传输技术

2.1.2 RF传输技术

2.2通讯网络设计应用

2.2.1通讯网络硬件设计思路

2.2.2通讯网络软件设计思路

3单片机的选择与应用

3.1单片机的工作原理对比分析

3.1.1 STC89C52单片机

3.1.2 BLK18EV200单片机

3.2单片机的设计应用

3.2.1单片机硬件设计思路

3.2.2单片机软件设计思路

4基于单片机的信号采集与传输系统总体设计

4.1系统硬件整体设计

4.2系统软件整体设计

5结论与展望

三、参考文献

著作：

[1] 陈立周，《单片机原理及应用》，机械工业出版社,2006年

[2] 杨振江，《流行单片机实用子程序及应用实例》，西安电子科技出版社,2002年

[3] 赵小安，《MCS-51 单片机原理及应用》，天津大学出版社,2001年

[4] 苏家健，《单片机原理及应用技术》，高等教育出版社,2004年

[5] 赵得安，《单片机原理及应用》，机械工业出版社,2004年

[6] 李学海，《PIC 单片机实用教程》，北京航天航空大学出版社,2007年

[7] 黄河，《单片机原理及应用》，大连理工大学出版社,2006年

[8] 胡健，《单片机原理及接口技术》，机械工业出版社,2004年

[9] 黄智伟，《凌阳单片机课程设计指导》，机械工业出版社,2007年

[10]百度百科，安防，s://baike.baidu.com/item/%E5%AE%89%E9%98%B2/412165?fr=aladdin，2020/03/29

[11] Bennett S . The past of pid controllers[J]. Annual Reviews in Control, 2001, 25(none):43-53.

[12]吴柄胜,《80C51 单片机的原理及应用》，冶金工业出版社，2001年